2017-2018学年内蒙古通辽实验中学（原通辽铁路中学）高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年内蒙古通辽实验中学（原通辽铁路中学）高二上学期期末考试物理试题 解析版

‎2017-2018学年内蒙古通辽实验中学（原通辽铁路中学）高二上学期期末考试物理试题 解析版 一、选择题（本题共14道小题，每题4分共56分.1-9题是单项选择题，10-14题是多项选择题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全选对的得4分，选不全的得２分，错选或不选的均得0分 ）‎ ‎1. 物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用.下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是（ ）‎ A. 回旋加速器 B. 金属探测仪 C. 质谱仪 D. 示波器 ‎【答案】B ‎【解析】A、回旋加速器利用磁场使带电粒子旋转，电场使粒子加速，故不是电磁感应现象，则A正确．B、金属探测仪利用的是涡流，涡流是特殊的电磁感应现象，故B正确． C、示波管，利用了电场加速和电磁场偏转的原理．故C错误．D、质谱仪是利用电场加速，磁场使粒子偏转，不是电磁感应现象．故D错误．故选B.‎ ‎【点睛】本题要掌握电场对带电体有电场力作用，磁场对运动的带电体有洛伦兹力作用，磁场对电流有安培力作用；变化的磁场可以产生电场；电流周围产生磁场等电与磁的规律和联系。‎ ‎2. 以下说法正确的是（ ）‎ A. 电场线是电场中实际存在的线 B. 在同一电场中电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大 C. 电场中某点的电场强度的方向与放在该点的试探电荷所受电场力方向相同 D. 根据磁感应强度定义B＝，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比 ‎【答案】B ‎【解析】A、电场是客观的存在，电场线是人为虚拟的，不是客观的存在．故A错误．B、电场线的疏密代表电场的强弱，故电场线越密的地方场强越强．因此同一试探电荷所受的电场力越大．故B正确．C、电场中某点的电场强度的方向与放在该点的试探正点电荷所受电场力方向相同，故C错误．D、磁感应强度B的定义式,采用的是比值定义法，则知B与F、IL均无关，故D错误.故选B.‎ ‎【点睛】记住电场线的特点即可顺利解出此题，故要在理解的基础上牢记基本概念，注意电场强度方向与电荷的正负受到电场力的方向关系．‎ ‎3. 在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(　　)‎ A. c、d两点的磁感应强度大小相等 B. a、b两点的磁感应强度大小相等 C. c点的磁感应强度的值最小 D. b点的磁感应强度的值最大 ‎【答案】C ‎【解析】通电直导线在c点的磁感应强度方向与B0的方向相反，b、d两点的磁感应强度方向与B0垂直，a点的磁感应强度方向与B0同向，由磁场的叠加知c点的合磁感应强度最小，a点的合磁感应强度最大．C、D项正确．‎ ‎4. 如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（ ）‎ A. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引 B. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥 C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引 D. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥 ‎【答案】B ‎【解析】当线圈向下运动时，穿过线圈的磁通量向下，且增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，方向向上，则线圈中的电流方向与箭头方向相同．由于感应电流会阻碍线圈与磁铁之间的相对运动，所以二者之间有作用力的斥力．故B正确，ACD错误．此题选项错误的选项，故选：ACD．‎ 点睛：该题可得楞次定律的极板应用，解决本题可以结合楞次定律使用的基本步骤判断感应电流的方向，也可以使用楞次定律的推广形式来判定．‎ ‎ ‎ ‎5. 如图所示，电阻R和线圈自感系数L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，电路可能出现的情况是 （ ）‎ A. B比A先亮，然后B熄灭 B. A比B先亮，然后A熄灭 C. A、B一起亮，然后A熄灭 D. A、B一起亮，然后B熄灭 ‎【答案】C ‎【解析】当开关S闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，它们会一起亮．但由于电感线圈的电阻不计，线圈将A灯逐渐短路，A灯变暗直至熄灭；故C正确．故选C．‎ ‎【点睛】本题考查了电感线圈L对电流发生突变时的阻碍作用，关键要抓住线圈的双重作用：当电流变化时，产生感应电动势，相当于电源；而当电路稳定时，相当于导线，能将并联的灯泡短路．‎ ‎6. 有一个匀强磁场边界是EF，在EF右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图甲所示。现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域。线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的(　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv，设线框总电阻是R，则感应电流；由图乙所示图象可知，感应电流先变大，后变小，且电流大小与时间成正比，由于B、v、R是定值，故导体棒的有效长度L应先变长，后变短，且L随时间均匀变化，即L与时间t成正比．三角形线框匀速进入磁场时，有效长度L先增加，后减小，且随时间均匀变化，符合题意，故A正确；梯形线框匀速进入磁场时，有效长度L先均匀增加，后不变，最后均匀减小，不符合题意，故B错误；长方形线框进入磁场时，有效长度L不变，感应电流不变，不符合题意，故B错误；闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度L先变大，后变小，但L不随时间均匀变化，不符合题意，故D错误；故选A．‎ 点睛：本题是一道关于感应电流的图象题，熟练应用导体棒切割磁感线产生的感应电动势公式、欧姆定律、分析清楚图象特点是正确解题的关键.‎ ‎7. 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图所示，当磁场的感应强度随时间如图变化时，下图正确表示线圈中感应电动势变化的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】在0-1s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在1-3s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在3-5s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值，故A正确．‎ ‎ ‎ ‎8. 如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场．若第一次拉出用时为，外力做的功为，通过导线截面的电荷量为；第二次拉出用时为，外力所做的功为，通过导线截面的电荷量为，则（ ）‎ A. W1＜W2，q1＜q2 B. W1＜W2，q1=q2‎ C. W1＞W2，q1=q2 D. W1＞W2，q1＞q2‎ ‎【答案】C 点睛：要对两种情况下物理量进行比较，我们应该先把要比较的物理量表示出来再求解．关键要掌握安培力的推导方法和感应电荷量的表达式。‎ ‎9. 带电粒子以初速度v0从a点沿x轴正方向进入匀强磁场，如图所示．运动中经过b点，Oa＝Ob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从Oa的中点沿x轴正方向进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为(　 )‎ A. v0 B. 1 C. 2v0 D. VO/2‎ ‎【答案】A ‎【解析】设oa=ob=d，因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d，即：，得：；如果换成匀强电场，水平方向以v0‎ 做匀速直线运动，竖直沿y轴负方向做匀加速运动，即：，得：，所以有：，故选C.‎ ‎【点睛】带电粒子在电场磁场中的运动要把握其运动规律，在电场中利用几何关系得出其沿电场和垂直于电场的运动规律；而在磁场中也是要注意找出相应的几何关系，从而确定圆心和半径．‎ ‎10. 如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧面间会产生电势差，下列说法中正确的是 A. 电势差的大小仅与磁感应强度有关 B. 若霍尔元件的载流子是正电荷，则电势φC<φD C. 仅增大电流I时，电势差变大 D. 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 ‎【答案】BC ‎【解析】A、C、根据CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有，I=nqvS=nqvbc，则，n由材料决定，故U与材料有关；U还与厚度c成反比，与宽b无关，同时还与磁场B与电流I有关，故A错误、C正确．B、根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，D表面带正电，所以D表面的电势高，则UCD＜0．故B正确．D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过．故D错误．故选BC．‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道霍尔元件中移动的是自由电子，以及自由电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡．‎ ‎11. 如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 小灯泡L1变亮 B. 小灯泡L2变亮 C. 小灯泡L3变亮 D. V1表读数变大，V2表读数变大 ‎【答案】AB ‎【解析】试题分析：分析电路结构，明确各电路元件的连接方式；根据滑动变阻器滑片的移动方向判读电路电阻变化情况，然后根据欧姆定律判断电路电流变化情况；根据欧姆定律及串联电路特点判断电压表示数变化情况；由通过灯泡的电流判断灯亮度变化情况．‎ 从图中可知和滑动变阻器串联后再和并联，并联电路再与串联，即在干路，当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，并联部分的总电阻变小，所以总电阻变小，总电流变大，所以通过小灯泡的电流变大，即小灯泡变亮，表读测量的是的电压，所以表读数变大，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I增大，路端电压减小，而两端电压是增大的，所以并联部分的电压减小，故表读数变小；并联电路两端电压减小，所以通过小灯泡的电流减小，小灯泡变暗，而总电流增大，而的电流减小，所以通过小灯泡的电流变大，所以小灯泡变亮，AB正确．‎ ‎12. 如图所示，足够长的平行光滑导轨固定在水平面上，导轨间距为L＝1 m，其右端连接有定值电阻R＝2 Ω，整个装置处于垂直导轨平面磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中。一质量m＝2 kg的金属棒在恒定的水平拉力F＝10 N的作用下，在导轨上由静止开始向左运动，运动中金属棒始终与导轨垂直。导轨及金属棒的电阻不计，下列说法正确的是(　　)‎ A. 产生的感应电流方向在金属棒中由a指向b B. 金属棒向左做先加速后减速运动直到静止 C. 金属棒的最大加速度为5 m/s2‎ D. 水平拉力的最大功率为200 W ‎【答案】ACD ‎【解析】试题分析：由右手定则判断感应电流的方向．金属棒在拉力和安培力作用下运动，通过分析安培力的变化，判断加速度的变化，即可确定最大加速度．当拉力等于安培力时，速度达到最大，结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律以及安培力大小公式求出最大速度的大小．由P=Fv求解拉力的最大功率．‎ 解：A、金属棒向左运动切割磁感线，根据右手定则判断得知产生的感应电流方向由a→b，故A正确．‎ B、金属棒所受的安培力先小于拉力，棒做加速运动，后等于拉力做匀速直线运动，速度达到最大，故B错误．‎ C、根据牛顿第二定律得：F﹣=ma，可知，棒的速度v增大，加速度a减小，所以棒刚开始运动时加速度最大，最大加速度为：am===5m/s2．故C正确．‎ D、设棒的最大速度为vm，此时a=0，则有：F=，得：vm==m/s=20m/s 所以水平拉力的最大功率为：Pm=Fvm=10×20W=200W，故D正确．‎ 故选：ACD．‎ ‎【点评】本题考查了电磁感应与力学知识的综合，关键要能正确分析金属棒的运动情况，知道拉力与安培力相等时，速度最大，并能根据牛顿第二定律进行研究．‎ ‎13. 如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c将向左运动（ ）‎ A. 向右做匀速运动 B. 向右做减速运动 C. 向左加速直线运动 D. 向右加速直线运动 ‎【答案】CD ‎【解析】A、导体棒ab向右或向左做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流，线圈c不受安培力作用，不会向左偏转．故A错误．B、导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab 中产生的感应电流方向从a→b，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向（从左向右看）的感应电流，与线圈中的电流的方向相同，则线圈c被螺线管吸引，不会向左偏转．故B错误．C、导体棒ab向左做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从b→a，感应电流增大，螺线管产生的磁场增大，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向（从左向右看）的感应电流，与线圈中的电流的方向相反，则线圈c被螺线管排斥，会向左偏转．故C正确．D、导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向（从左向右看）的感应电流，与线圈中的电流的方向相同反，则线圈c被螺线管排斥，向左偏转．故D正确．故选CD．‎ ‎【点睛】本题运用右手定则、安培定则和楞次定律按步就班进行分析的，并掌握感应电流的产生条件．‎ ‎14. 如图所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计。下列说法正确的是(　　)‎ A. 此时AC两端电压为UAC＝2BLv B. 此时AC两端电压为UAC＝‎ C. 此过程中电阻R0产生的电热为Q＝Fd－mv2‎ D. 此过程中通过电阻R0的电荷量为q＝‎ ‎【答案】BD ‎【解析】导体AB有效切割的长度等于半圆的直径2L，半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小为：E=B•2L•v=2BLv；AB相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得： ，故A错误，B正确；根据能量守恒定律可知：Fd＝Wf+Q+mv2，得：Q=Fd-‎ mv2-Wf，故C错误；根据电磁感应定律得： ，根据电流定义式： ，解得： ，故D正确； 故选BD.‎ 点睛：本题要理解并掌握感应电动势公式，公式E=BLv中，L是有效的切割长度，即为与速度垂直的方向导体的长度．也可画出等效电路，来区分外电压和内电压.‎ 二、实验题（本题共2小题，共15分。根据题目的要求在答题纸上相应的位置填写各题的答案。）‎ ‎15. 某实验小组在“测定金属丝的电阻率”实验中，进行了如下操作：‎ ‎(1)用螺旋测微器测量该金属丝的直径，如图甲所示，则其直径是__mm。‎ ‎(2) 已知此金属丝的阻值约为10Ω，用多用表的欧姆挡粗测其阻值，下面给出的操作步骤中，合理的顺序是__。‎ A．将两表笔短接，进行欧姆调零；‎ B．将两表笔分别连接到被测金属丝的两端时，指针的位置如图乙所示，读出欧姆数乘以欧姆挡的倍率，得出金属丝的电阻；‎ C．旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的“×1”挡；‎ D．旋转选择开关，使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔。‎ ‎(3) 测得的金属丝的电阻是__Ω。‎ ‎【答案】 (1). 0.997～1.000 (2). CABD (3). 12.0‎ ‎【解析】试题分析：螺旋测微器的读数由固定刻度与可动刻度读数之和，需要估读到0.001mm；使用欧姆表测电阻时，应选择合适的挡位，然后进行欧姆调零，再测电阻，欧姆表使用完毕后，要把选择开关置于OFF挡或交流电源最高挡；根据欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数．‎ ‎（1）固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为0.01mm×49.9=0.499mm，则电阻丝的直径 d=0.5mm+0.499mm=0.999mm ‎（2）使用欧姆表测电阻时，应选择合适的挡位，然后进行欧姆调零，再测电阻，欧姆表使用完毕后，要把选择开关置于OFF挡或交流电源最高挡，则正确的实验步骤为：CABD； （3）电阻丝的阻值约为10Ω，旋转选择开关其尖端应对准的欧姆挡位是×1，由图示欧姆表可知，电阻丝的阻值为．‎ ‎16. 某同学为了较精确的测量某一铅蓄电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材：‎ A．待测铅蓄电池E(电动势约为2V，内阻约为1Ω)‎ B．毫安表G(满偏电流3.0mA，r=100Ω)‎ C．电流表A(量程0~0.6A，内阻约为1Ω)‎ D．滑动变阻器R1(0~20Ω，额定电流为2A)‎ E．滑动变阻器R2(0~1kΩ，额定电流为1A)‎ F．定值电阻R0=900Ω G．开关一个，导线若干 ‎(1) 实验中为了测量准确且操作方便，滑动变阻器应选__（选填前面的序号）；‎ ‎(2)根据题意在虚线框中补画出该实验的电路图；‎ ‎(3)实物图已连好一部分，请根据电路图，将实物连接完整；‎ ‎(4)如图所示，是该同学利用实验得到的数据作出的图线。其中，以电流表A的示数I2为横坐标，以毫安表G的示数I1为纵坐标。由图可得，被测铅蓄电池的电动势为_________V，内阻为____Ω。(结果均保留2位小数)‎ ‎【答案】 (1). D (2). (3). ‎ ‎1.94～1.96 0.72～0.78‎ ‎【解析】(1)由题意可知，电流表只能选择0.6A量程，为了准确，示数应在量程的三分之一至三分之二间，此时最为准确，则可知，需要电阻约为10Ω左右；故滑动变阻器选择D.‎ ‎(2)器材中没有电压表，考虑能否将电流表G与定值电阻串联成为“电压表”；有：U=Ig（Rg+R0）=3.0×10-3×(100+900)=3V；能达到实验要求；故电路图如图所示:‎ ‎(3) 根据原理图可得出对应的实物图如图所示:‎ ‎ ‎ ‎【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，知道当仪器不能使用时要利用所学过的改装原理进行改装，同时能利用闭合电路欧姆定律进行分析，列出表达式，再根据数学知识可求得电动势和内电阻.‎ 三. 计算题（本题共3小题,共29分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎17. 一个质量为m，电荷量为q，不计重力的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限．求匀强磁场的磁感应强度B的大小和穿过第一象限的时间．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】解：作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹，‎ 由图中几何关系知：‎ ‎ ‎ 所以： ‎ 由洛伦兹力提供向心力，得： ‎ 所以： ‎ 由图可得粒子转过的角度是120°‎ 粒子运动的周期： ‎ 粒子在磁场中运动的时间： ‎ 综上所述本题答案是：匀强磁场的磁感应强度 ，穿过第一象限的时间是 ．‎ ‎18. 正方形金属线框abcd，每边长=0.1m，总质量m=0.1kg，回路总电阻R=0.02Ω，用细线吊住，线的另一端跨过两个定滑轮，挂着一个质量为M=0.14kg的砝码。线框上方为一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区，如图，线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动，当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动。接着线框全部进入磁场后又做加速运动（g=10m/s2）。问：‎ ‎（1）线框匀速上升的速度多大？此时磁场对线框的作用力多大？‎ ‎（2）线框匀速上升过程中，重物M的重力做功多少？其中有多少转变为电能？‎ ‎【答案】（1） （2） ‎ ‎【解析】(1)当线框上边ab进入磁场，线圈中产生感应电流I，由楞次定律可知产生阻碍 运动的安培力为F=BIl 由于线框匀速运动，线框受力平衡，F+mg=Mg ‎ 联立求解，得I=8A 由欧姆定律可得，E=IR=0.16V 由公式E=Blv 可求出v=3.2m/s ‎ F=BIl=0.4N ‎(2)重物M下降做的功为W=Mgl=0.14J ‎ 由能量守恒可得产生的电能为 ‎ ‎【点睛】本题考查了电磁感应与力学的综合，对于这类问题要正确受力分析，尤其是正确分析安培力的情况，然后分析清楚运动情况．‎ ‎19. 如图所示，在的空间中，存在沿轴方向的匀强电场，电场强度E=10N/C；在x＜O的空间中，存在垂直xy平面方向的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。一带负电的粒子（比荷，在处的点以的初速度沿轴正方向开始运动，不计带电粒子的重力。求 ‎（1）带电粒子开始运动后第一次通过轴时距点的距离；‎ ‎（2）带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场；‎ ‎（3）带电粒子第五次过轴位置的纵坐标。‎ ‎【答案】(1) 6.9×10−2m (2) 2.6×10−2s (3)‎ ‎【解析】（3） y5=0.6×√3m ‎(1)粒子在第一象限做类平抛运动（如图所示）：‎ 加速度 ‎ 运动时间 ‎ 沿y方向的位移 ‎(2)粒子通过y轴进入磁场时在x方向上的速度 因此，可得 粒子在第二象限以为圆心做匀速圆周运动，圆弧所对的圆心角为 运动时间 ‎(3)由得：R＝0.2m ‎ 磁场中y轴上的弦长为：‎ 得： ‎ 第五次过y轴坐标为 得：‎ ‎【点睛】‎ 带电粒子在电磁场中的运动，要清楚其运动过程及运动性质；在电场中一般考查类平抛运动；而在磁场中带电粒子一般考查圆周运动．‎ ‎ ‎